NL8801356A

NL8801356A - IMPROVEMENTS REGARDING THE MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS.

Info

Publication number: NL8801356A
Application number: NL8801356A
Authority: NL
Original assignee: British American Tobacco Co
Priority date: 1987-05-28
Filing date: 1988-05-26
Publication date: 1988-12-16
Also published as: GB2205102A; MX168986B; DE3817889A1; BE1002913A5; FI882457A; AU1659688A; AR245876A1; FR2615752B1; ZW6988A1; MY102752A; AU611906B2; ZA883697B; GB2205102B; ATA138888A; CA1293098C; FR2615752A1; AT397757B; MW1488A1; GB8812699D0; DK287988D0

Description

* N.0. 35217 1* N.0. 35217 1

Verbeteringen met betrekking tot de vervaardiging van filters voor tabaksrook______Improvements in the manufacture of tobacco smoke filters______

De uitvinding volgens de onderhavige aanvrage heeft betrekking op 5 de vervaardiging van elementen voor een filter voor tabaksrook.The invention according to the present application relates to the manufacture of elements for a filter for tobacco smoke.

De meest algemeen bekende methode voor de vervaardiging van siga-rettefilterelementen bestaat uit het continu toevoeren van met weekmaker behandelde celluloseacetaat-draad en een vlies van kraftpapier aan een afwerkinrichting van een machine voor het maken van staven. Een 10 aangedreven eindloze band strekt zich uit door de afwerkinrichting en dient voor het geleiden van de draad en het vlies van kraftpapier door de eenheid, waarin het kraftpapier rond de draad wordt gewikkeld en overlappend wordt geplooid, waarbij continu een staaf met een cirkel-vormige dwarsdoorsnede wordt gevormd. Voorbij de afwerkinrichting wordt 15 de staaf in lengten gesneden tot een veelvoud, gewoonlijk zes, van een eenheidselement. Daaropvolgend snijden van de staaflengten tijdens het maken van sigaretten met een filteruiteinde verschaft discrete filter-elementen. Een overeenkomstige methode wordt toegepast, hoewel in mindere mate, voor de vervaardiging van elementen uit papierfilter, een 20 vlies van geplooid filtreerpapier in plaats van de draad van cellulose-acetaat die naar de afwerkinrichting wordt geleid.The most well known method of manufacturing sigret filter elements consists of continuously feeding plasticized cellulose acetate yarn and a kraft paper fleece to a finisher of a rod making machine. A powered endless belt extends through the finisher and guides the wire and kraft fleece through the unit in which the kraft paper is wrapped around the wire and folded in overlapping continuous bar with a circular shape cross section is formed. Beyond the finisher, the rod is cut in lengths to a multiple, usually six, of a unit element. Subsequent cutting of the rod lengths during cigarette making with a filter tip provides discrete filter elements. A similar method is employed, although to a lesser extent, for the manufacture of paper filter elements, a pleated filter paper web in place of the cellulose acetate wire fed to the finisher.

Er zijn ook methoden voorgesteld voor het maken van filterstaaf door de extrusie van opgeschuimde thermoplastische materialen. Dergelijke voorstellen zijn beschreven in het Britse octrooi schrift 451-683 25 (Sharman), de Britse octrooischriften 1.271.274; 1.341.400; 1.442.631; 1.456.908 en 1.482.216 (Monsanto Chemicals Limited of Monsanto Limited) en in het Amerikaanse octrooischrift 4.180.536 (Celanese Corporation).Methods have also been proposed for making filter rod by extrusion of foamed thermoplastic materials. Such proposals are described in British Patent 451-683 (Sharman), British Patent Nos. 1,271,274; 1,341,400; 1,442,631; 1,456,908 and 1,482,216 (Monsanto Chemicals Limited or Monsanto Limited) and in U.S. Patent 4,180,536 (Celanese Corporation).

In het Britse octrooischrift 694.436 (Mayer-Neville) wordt melding gemaakt van een sigarettefilterelement, door een strook van poreus la-30 texschuim op te rollen tot een cilindrische vorm. Overeenkomstige fil-terelementen zijn beschreven in het Britse octrooischrift 799.781 (Cogepa).British Pat. No. 694,436 (Mayer-Neville) discloses a cigarette filter element by rolling up a strip of porous La-Tex foam to a cylindrical shape. Corresponding filter elements are described in British Patent 799,781 (Cogepa).

De Britse octrooischriften 1.122.661 en 1.279.803 (Monsanto Chemicals Limited) hebben betrekking op filterelementen voor sigaret-35 ten, vervaardigd uit een geëxtrudeerd, opgeschuimd thermoplastisch materiaal, dat gestrekt is voor het verlenen van een oriëntatie aan het materiaal in een enkele richting en vervolgens opgewerkt voor het doen breken van de schuimstructuur en voor het verkrijgen van een driedimensionale structuur van met elkaar verbonden vezel elementen.British Pat. Nos. 1,122,661 and 1,279,803 (Monsanto Chemicals Limited) refer to cigarette filter elements made of an extruded, foamed thermoplastic material which is stretched to provide orientation in a single direction. and then worked up to break the foam structure and to obtain a three-dimensional structure of interconnected fiber elements.

40 Het Britse octrooischrift 993.602 (Du Pont) leert een methode voor , 880135 640 British patent 993,602 (Du Pont) teaches a method, 880135 6

If 2 het vervaardigen van een filterstaaf voor sigaretten, waarbij een poly-· oxymethyleen wordt geëxtrudeerd als een lint met opgeschuimde structuur, het lint wordt gescheurd onder de inwerking van een staal borstel en de snippers worden omwikkeld in een papiervlies. Het Britse octrooi-5 schrift 1.183.498, op naam van de onderhavige aanvraagster, leert het fijnmaken van synthetische schuimmaterialen, zoals bijvoorbeeld in een hamermolen, en het omwikkelen van het verkregen deeltjesvormige materiaal in papier voor het verschaffen van een filterstaaf. Een klasse van schuimmaterialen, beschreven in het Britse octrooischrift 1.205.766 10 (National Patent Development Corporation) verschaft, naar wordt beweerd, een geschikt filtermediurn voor tabaksrook, in het bijzonder wanneer de materialen in deeltjesvormige vorm verkeren. Volgens het Britse octrooischrift 1.194.492 (Strickman Foundation) wordt een filtreermate-riaal voor tabaksrook verschaft door het granuleren van een stijf poly-15 urethaanschuim.2. To make a filter rod for cigarettes, in which a polyoxymethylene is extruded as a ribbon with a foamed structure, the ribbon is torn under the action of a steel brush and the chips are wrapped in a paper web. British Patent No. 1,183,498, in the name of the present applicant, teaches the crushing of synthetic foam materials, such as, for example, in a hammer mill, and wrapping the obtained particulate material in paper to provide a filter rod. A class of foam materials described in British Patent No. 1,205,766 (National Patent Development Corporation) is said to provide a suitable filter media for tobacco smoke, especially when the materials are in particulate form. According to British Patent No. 1,194,492 (Strickman Foundation), a tobacco smoke filter material is provided by granulating a rigid polyurethane foam.

In het Amerikaanse octrooischrift 3.800.808 (Brown and Williamson Tobacco Corporation) wordt voorgesteld filtermateriaal voor sigaretten te vervaardigen door omhullen van een zetmeel met een cellulose-ester, bijvoorbeeld celluloseacetaat, het doen opzwellen van de zetmeel en 20 vervolgens het verwijderen van het zetmeel door inwerking van enzymen en/of chemische hydrolyse of door de zetmeel oplosbaar te maken. Het verkregen opschuimde produkt wordt gesneden tot linten, welke linten worden toegepast als filtermateriaal voor een filterstaaf.In U.S. Pat. No. 3,800,808 (Brown and Williamson Tobacco Corporation) it is proposed to manufacture filter material for cigarettes by coating a starch with a cellulose ester, for example cellulose acetate, swelling the starch and then removing the starch by action of enzymes and / or chemical hydrolysis or by solubilizing the starch. The foamed product obtained is cut into ribbons, which ribbons are used as filter material for a filter rod.

Hoewel talrijke voorstellen zijn gedaan in de octrooi 1iteratuur 25 voor de toepassing van opgeschuimde materialen in of als sigarettefil-ters, hebben deze voorstellen gefaald bij het vinden van een praktische toepassing in de tabaksindustrie.While numerous proposals have been made in patent literature 25 for the use of foamed materials in or as cigarette filters, these proposals have failed to find practical application in the tobacco industry.

Een doelstelling van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een methode voor het maken van commercieel aanvaardbare filter-30 staaf, welke methode praktisch en eenvoudig is. Een andere doelstelling van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een methode, waarbij gemakkelijk toegankelijke en goedkope materialen gebruikt kunnen worden voor het vervaardigen van commercieel aanvaardbare filterstaaf.An object of the present invention is to provide a method for making commercially acceptable filter rod, which method is practical and simple. Another object of the present invention is to provide a method in which readily accessible and inexpensive materials can be used to make commercially acceptable filter rods.

De onderhavige uitvinding verschaft een methode voor het maken van 35 filtermateriaal, waarbij een opgeschuimd extrudaat wordt geproduceerd door het in een extrusie-inrichting leiden van een deeltjesvormig kunststofmateriaal, een polysaccharide als expansiemiddel en water, waarbij de omstandigheden van warmte en druk in de extrusie-inrichting zodanig zijn, dat na het verlaten van het extrudaat uit het mondstuk 40 van de extrusie-inrichting het extrudaat een doorsnede aanneemt, die c8801356 3 * groter Is dan de uitgangsopening van het mondstuk van de extrusie-inrichting.The present invention provides a method of making filter material, in which a foamed extrudate is produced by passing an extruder of a particulate plastic material, a polysaccharide as an expansion agent and water, wherein the conditions of heat and pressure in the extruder device such that after exiting the extrudate from the extruder nozzle 40, the extrudate assumes a cross section which is c8801356 3 * larger than the exit opening of the extruder nozzle.

Het kunststofmateriaal is op geschikte wijze polypropeen, cellulo-seacetaat of polyetheen. Het kunststofmateriaal kan ook een polyester, 5 viscose of nylon zijn. Indien celluloseacetaat wordt toegepast kan dit worden verkregen uit afval van sigarettefilters. Twee of meer kunst-stofmaterialen kunnen tezamen in de extrusie-inrichting worden ingeleid.The plastic material is suitably polypropylene, cellulose acetate or polyethylene. The plastic material can also be a polyester, viscose or nylon. If cellulose acetate is used, it can be obtained from cigarette filter waste. Two or more plastic materials can be introduced together into the extruder.

Het polysaccharide, gebruikt als een expansiemiddel, kan een na-10 tuur!ijk zetmeel, zoals bijvoorbeeld als maïszetmeel, of een gemodificeerd zetmeel zijn. Als een alternatief kan het polysaccharide een cellulose zijn, welke term cellulose van voedsel kwaliteit omvat, of een gemodificeerd cellulose, bijvoorbeeld methyl cellulose.The polysaccharide used as an expansion agent can be a natural starch, such as, for example, as corn starch, or a modified starch. As an alternative, the polysaccharide can be a cellulose, which term includes food grade cellulose, or a modified cellulose, for example methyl cellulose.

Andere materialen, bijvoorbeeld kalk, kunnen in de extrusie-in-15 richting met het kunststofmateriaal en het zetmeel worden toegevoerd.Other materials, for example lime, can be fed in the extruder with the plastic material and the starch.

De materialen, die in de extrusie-inrichting worden geleid, kunnen een bindmiddel bevatten, waarvan de insluitingsgraad gewoonlijk niet hoger is dan 5¾. Cellulose-bindmiddelen, bijvoorbeeld hydroxypropylcel-lulose, carboxymethylcellulose of natriumcarboxymethylcellulose zijn 20 bijzonder nuttig. Anderzijds of aanvullend kan een natuurlijk, of gemodificeerd natuurlijk, bindmiddel worden gebruikt, bijvoorbeeld pectine of pectinezouten en guar.The materials fed into the extruder may contain a binder, the degree of inclusion of which usually does not exceed 5¾. Cellulose binders, for example, hydroxypropyl cellulose, carboxymethyl cellulose or sodium carboxymethyl cellulose are particularly useful. Alternatively or additionally, a natural or modified natural binder may be used, for example, pectin or pectin salts and guar.

De materialen, die in de extrusie-inrichting worden geleid, kunnen een of meer kiemvormende middelen bevatten, zoals bijvoorbeeld calcium-25 carbonaat of calciumacetaat, een vocht vasthoudend middel, zoals bijvoorbeeld glycerol, propyleenglycol of sorbitol, en een smeermiddel, zoals bijvoorbeeld een minerale olie van farmaceutische kwaliteit.The materials fed into the extruder may contain one or more nucleating agents, such as, for example, calcium carbonate or calcium acetate, a moisture-retaining agent, such as, for example, glycerol, propylene glycol or sorbitol, and a lubricant, such as, for example, a mineral pharmaceutical grade oil.

Het doel van het inleiden van water in de extrusie-inrichting is het vormen van de opgeschuimde structuur van het extrudaat. In de 30 extrusie-inrichting worden de materialen, die daarin geleid zijn, onderworpen aan omstandigheden van warmte, bijvoorbeeld 100°C tot 250°C, en druk, op zodanige wijze, dat onmiddelijk na het verlaten van het uitgangsmondstuk van de extrusie-inrichting het water, of tenminste een deel daarvan snel verdampt tot stoom, waarbij cellen in het extrudaat 35 en daarbij een opzwellen van het extrudaat worden gecreëerd. Het water kan in de extrusie-inrichting worden geïnjecteerd door poorten in de cilinder van de extrusie-inrichting en/of in de extrusie-inrichting via de toevoertrechter daarvan worden ingeleid.The purpose of introducing water into the extruder is to form the foamed structure of the extrudate. In the extruder, the materials passed therein are subjected to conditions of heat, for example 100 ° C to 250 ° C, and pressure such that immediately after exiting the extruder nozzle, the water, or at least a portion thereof, quickly evaporates to steam, creating cells in the extrudate, thereby swelling the extrudate. The water can be injected into the extruder through ports in the extruder barrel and / or into the extruder through its feed hopper.

Met voordeel worden het kunststofmateriaal en het polysaccharide, 40 plus andere materialen, indien toegepast tevoren gemengd voordat ze in , 8801356 4 de extrusie-inrichting worden ingeleid.Advantageously, the plastic material and the polysaccharide, 40 plus other materials, if used, are premixed before being introduced into the extruder.

De insluitingsniveaus, op basis van droog gewicht, van de materialen, die in de extrusie-inrichting worden gebracht, zijn 5% tot 95% voor het kunststofmateriaal en 95% tot 5% voor het polysaccharide. Het 5 water kan, op gewichtsbasis, 1% tot 20% van de materialen plus water, die in de extrusie-inrichting worden ingeleid, bedragen.The inclusion levels, on a dry weight basis, of the materials introduced into the extruder are 5% to 95% for the plastic material and 95% to 5% for the polysaccharide. The water can be, by weight, from 1% to 20% of the materials plus water introduced into the extruder.

De dichtheid van het extrudaat kan liggen in het gebeid van 20 mg/cm^ tot 500 mg/cm^.The density of the extrudate can range from 20 mg / cm 2 to 500 mg / cm 2.

De extrusie-inrichting, die wordt toegepast bij het uitvoeren van 10 de werkwijze volgens de uitvinding, is op geschikte wijze een kook-extrusie-inrichting met dubbele worm.The extruder used in carrying out the method of the invention is suitably a twin worm cook extruder.

Met voordeel bestaat het mondstuk van de extrusie-inrichting uit een spieetvormige uitgangsopening, waarbij het extrudaat de vorm van een vlak vlies of band aanneemt. Anderzijds is de uitgangsopening van 15 het mondstuk zodanig, dat het extrudaat bij het direkt verlaten van het mondstuk buisvormig of nagenoeg buisvormig van doorsnede is, waarna het extrudaat wordt geopend voor het verschaffen van een vlak vlies of band. Volgens een ander alternatief kan het mondstuk gevormd zijn voor de extrusie van een streng of voor de co-extrusie van een groot aantal 20 strengen.Advantageously, the nozzle of the extruder consists of a spout-shaped exit port, the extrudate taking the form of a flat web or web. On the other hand, the exit orifice of the nozzle is such that the extrudate has a tubular or substantially tubular cross-section upon exiting the nozzle, after which the extrudate is opened to provide a flat web or web. In another alternative, the nozzle may be formed for the extrusion of a strand or for the co-extrusion of a large number of strands.

Met voordeel wordt het extrudaat in de vorm van een vlies of band onderworpen aan een aftrektrap hetgeen zo een toename van de dimensie in de richting van de machine van het extrudaat en een afname in de dikte ervan bewerkstelligt.Advantageously, the extrudate in the form of a web or web is subjected to a stripping step, thus effecting an increase in the dimension towards the machine of the extrudate and a decrease in its thickness.

25 Wanneer het extrudaat bijvoorbeeld de vorm aanneemt van een vlies of band of een groot aantal strengen kan het continu naar de afwerkin-richting voor het maken van een filter worden geleid, waarin het in staafvorm wordt gebracht en wordt omwikkeld tot een omwikkelde prop, welke werkwijze overeenkomstig is aan die welke gewoonlijk wordt toege-30 past voor het maken van papierfilters voor sigaretten. Anderzijds kan een vlies, band of streng(en) worden gescheurd voor het verschaffen van snippers met nagenoeg de afmeting voor het snijden van sigarettevul-ling, waarbij het zo verkregen deeltjesvormige materiaal vervolgens naar een machine voor het maken van sigaretten wordt geleid, waarin het 35 wordt omwikkeld tot een omwikkelde prop voor het zodanig verschaffen van een filterstaaf in plaats van een sigarettestaaf. Met voordeel wordt het extrudaat, voordat het naar een van deze trappen voor het vormen van een staaf wordt geleid, onderworpen aan de inwerking van koeling met behulp van koelmiddelen.For example, when the extrudate takes the form of a web or web or a large number of strands, it can be continuously fed to the filter making apparatus, into which it is rod-shaped and wrapped into a wrapped plug, which method is similar to that commonly used for making cigarette paper filters. On the other hand, a web, tape or strand (s) can be torn to provide chips of substantially the size for cutting cigarette fill, the particulate material so obtained then being passed to a cigarette making machine, wherein the 35 is wrapped into a wrapped plug to provide a filter rod instead of a cigarette rod. Advantageously, the extrudate, before it is fed to one of these rods forming steps, is subjected to the action of cooling using coolants.

40 Het materiaal, dat naar de inrichting voor het maken van het fi1 - <8801356 5 s ter of de sigaret kan behandeld worden met een bindmiddel. Wanneer zo bijvoorbeeld het kunststofmateriaal, dat in de extrusie-inrichting wordt geleid, cel!uloseacetaat bevat, kan een triacetine-bindmiddeT worden toegepast. Indien bijvoorbeeld het kunststofmateriaal polypro-5 peen bevat, kan het bindmiddel een copolymeer van etheen en vinyl acetaat zijn.40 The material sent to the filter making device or the cigarette can be treated with a binder. For example, if the plastic material fed into the extruder contains cellulose acetate, a triacetin binder can be used. For example, if the plastic material contains polypropylene, the binder can be a copolymer of ethylene and vinyl acetate.

Indien het extrudaat een open cellulaire inwendige structuur bezit, kan het extrudaat de vorm aannemen van een continue staaf met de vereiste cirkelomvang van de filterstaaf. In een dergelijk geval kan 10 het extrudaat door afwerkingsmiddelen, bijvoorbeeld buisvormige afwer-kingsmiddelen, worden geleid teneinde een constante en nauwkeurige cirkel vormige staaf te verzekeren. Na de vorming tot maat wordt de staaf bijvoorbeeld in lengten van zesmaal de eenheids!engte van een filter-element gesneden.If the extrudate has an open cellular internal structure, the extrudate may take the form of a continuous rod with the required circle size of the filter rod. In such a case, the extrudate can be passed through finishing means, eg tubular finishing means, to ensure a constant and accurate circular bar. For example, after shaping, the rod is cut into six-inch lengths of a filter element.

15 De onderhavige uitvinding wordt door de volgende voorbeelden toe gei icht.The present invention is illustrated by the following examples.

Voorbeeld IExample I

Een 50%:50% droog mengsel van polypropeenkorrels en Pfizer-dieet-vezel wordt naar een kook-extrusie-inrichting met dubbele worm van het 20 type Baker Perkins geleid met een toevoersnelheid van 9,5 kg/h. De extrusie-inrichting werd bedreven met een snelheid van de worm van 110 omwentelingen per minuut en met een temperatuur van het uitlaat-mondstuk van 126°C. Water werd in de cilinder van de extrusie-inrichting ingeleid met een toevoersnelheid van 1 liter per uur.A 50%: 50% dry blend of polypropylene granules and Pfizer dietary fiber is fed to a Baker Perkins type twin worm cooking extruder at a feed rate of 9.5 kg / h. The extruder was operated at a worm speed of 110 revolutions per minute and with an outlet nozzle temperature of 126 ° C. Water was introduced into the extruder cylinder at a feed rate of 1 liter per hour.

25 Het verkregen extrudaat was een witte, pluizige, zachte maar zelf dragende staaf met een dichtheid van 0,032 g/cm^.The resulting extrudate was a white, fluffy, soft but self-supporting rod with a density of 0.032 g / cm 2.

Voorbeeld IIExample II

Een 50%:50% droog mengsel van polypropeenkorrels en methylcel 1ulo-sekorrels, vervaard door Celanese Corporation onder de aanduiding M450 30 werd in de in voorbeeld I gebruikte extrusie-inrichting ingeleid met een snelheid van 16,0 kg/h. De bedrijfsomstandigheden waren: wormsnel-heid - 130 omwentelingen per minuut; temperatuur van het uitlaatmond-stuk - 140°C; en watertoevoersnelheid - 2 liter per uur.A 50%: 50% dry mixture of polypropylene granules and methyl cell 1 uloose granules manufactured by Celanese Corporation under the designation M450 30 was introduced into the extruder used in Example I at a rate of 16.0 kg / h. The operating conditions were: worm speed - 130 revolutions per minute; temperature of the outlet nozzle - 140 ° C; and water supply speed - 2 liters per hour.

Het verkregen extrudaat was een witte, parelachtige, stevige, 35 zelfdragende staaf met een dichtheid van 0,053 g/cm^·The extrudate obtained was a white, pearly, solid, self-supporting rod with a density of 0.053 g / cm 3.

De geëxtrudeerde staven van voorbeelden I en II waren geschikt om te worden gescheurd voor het verschaffen van stukjes van sigarette-vulstofgrootte voor het toevoeren naar een sigaretten-vervaardigings-inrichting voor de vervaardiging van een omwikkelde filterstaaf.The extruded rods of Examples I and II were suitable for tearing to provide cigarette filler size pieces for feeding to a cigarette maker for manufacturing a wrapped filter rod.

88013568801356

Claims

1. Method for making foamed filter material, characterized in that a particulate plastic material, a polysaccharide and water are fed to an extruder, the extruder being operated under such conditions of heat and pressure that after the exiting the extrudate from the extruder nozzle, the extrudate assumes a diameter larger than that of the exit port of the extruder nozzle.

A method according to claim 1, characterized in that the plastic material consists of polypropylene, cellulose acetate and / or polyethylene.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the plastic material contains polyester, viscose and / or nylon.

Method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the polysaccharide consists of starch or modified starch.

5. Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the polysacchardy consists of cellulose or modified cellulose.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that a binder is also supplied to the extruder.

7. Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that a sprouting agent, a moisture-retaining agent and / or a lubricant are also supplied to the extruder.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the extrudate is subjected to a subtracting step 30 to effect an increase in the size of the extrudate in the direction of the machine and a decrease in its thickness.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the extrudate is continuously fed to a finishing device of a filter-making machine.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the extrudate is shredded and the particulate material thus obtained is fed to a cigarette-making machine.

11. A method according to claim 10, characterized in that the particulate material is treated with a binder. .8801356 »r

Marking method according to one or more of the preceding claims 1-8, characterized in that the extrudate takes the form of a continuous rod with an open cellular structure, after which the rod is cut into lengths that are a multiple of the unit length of a filter element. - 5 ment.

Cigarette, provided with a filter, obtained by applying the method according to one or more of the preceding claims. ++++++++++. 8801356